JPS60229133A - デ−タ読込装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明はフィードバンク制御等を行う制御装置に用いら
れ、電源周期の整数倍に定められたサンプリング周期毎
にデータを読込むデータの読込装置に関するものである
。

従来技術とその問題点 温度や圧力等の制御装置においては、制御対象内にセン
サを設は所定のサンプリング周期毎にセンサより得られ
るプロセス量によって操作量を決定し、制御対象に操作
を加えるフィードバンク制御装置が広く用いられている
。このような制御装置にあっては、プロセス量はセンサ
出力が微少であるため高い増幅率を持つ増幅器によって
増幅し、Ａ／Ｄ変換器を用いてデジタル量に変換して制
御装置に読込むことが多い。しかるにセンサ出力が微少
な場合、外来の雑音の影響が大きく増幅器にローパスフ
ィルタ等を挿入したり、デジタルデータを読込んだ後デ
ジタルフィルタによってノイズの影響を軽減するように
していた。しかしながらこのようなフィルタによってノ
イズの影響を完全に除去することは極めて回熱であるの
で、ノイズの影響を軽減するためにＰＩＤ制御において
は微分操作量を理論値よりも少なくして操作を行うこと
があった。このような補正を行えば正しい操作量によっ
て制御を行うことができず、制御対象を適切に制御する
ことができないという問題点があった。

発明の目的 本発明はこのような従来のデータ読込装置の問題点に鑑
みて成されたものであって、雑音が含まれる電源の位相
に着目してサンプリング周期の周期を変えることにより
雑音が重畳されたプロセスデータをノイズを除去して読
込むことができるデータ読込装置を提供するものである
。

発明の構成と効果 本発明は連続して変化する入力データを電源周期の整数
倍の時間を有する所定のサンプリング周期で読み込むデ
ータ読込装置であって、１サンプリング周期についての
入力データの許容変化幅を設定する設定手段と、各サン
プリング周期毎に読み込まれた所定数の入力データと、
設定手段により設定された許容幅を記憶する領域を有す
る記憶手段と、与えられたサンプリング値を既に読み込
んだ入力データと比較する比較手段と、比較手段より得
られる比較値がサンプリング周期に対応した許容範囲内
にあるときにサンプリングされた入力データを読み込む
と共に、サンプリングの位相を微少時間変化させる制御
手段と、を具備することを特徴とするものである。

このような特徴を有する本発明によれば、各号ンプリン
グデータの間に記憶された変化許容幅以上のデータが入
力されてもこのデータを保留して次のサンプリング期間
の入力を待ち受けると共に、サンプリングの位相を微少
時間変化させている。

そうすれば位相制御が行われて電源周期の所定の位相で
ノイズが加わる場合にそのようなノイズの影響を除去す
ることができ、ノイズの少ない位相でデータを読込むこ
とが可能である。そしである瞬間に雑音が加わり異常な
データがサンプリングされた場合にもそのデータは読込
まれず、サンプリング周期に応じて定まる変化許容幅内
のデータのみが読込まれる。従って変化許容幅を越える
雑音が重畳された場合にその影響を除去することが可能
となる。又ＰＩＤ制御装置においても微分操作量を減少
させる必要はなく、適切なフィードバンク制御を行うこ
とが可能である。

実施例の説明 第１図は本発明によるアナログデータ読込装置を含む制
御装置の一例を示すブロック図である。

本図において制御対象１にはセンサ２が接続され制御対
象のプロセス値、例えば温度や圧力等が電気信号に変換
される。そしてその出力は増幅器３によって増幅されて
Ａ／Ｄ変換器４に与えられる。

Ａ／Ｄ変換器４は所定の周期で与えられるＡ／Ｄ変換信
号に従って増幅されたアナログ量であるプロセス値をデ
ジタルデータに変換するものであって１．その出力を制
御部５の中央演算装置（以下ＣＰＵという）６に与える
。制御部５はＣＰＵ６の他にその演算処理手順を記憶す
るり一ドオンリメモリ　（以下ＲＯＭという）７とプロ
セス値や入力信号読込み時に用いられるデータを一時記
憶するランダムアクセスメモリ　（以下ＲＡＭといつ）
８から成る記憶手段が接続されており、所定の手順に従
って制御対象を制御するものである。制御部５には出力
手段としてヒータやモータ等から成り制御対象を直接制
御する出力操作部９が接続され、又設定値や現在値を表
示する表示器１０が接続されている。更に本発明におい
てはＣＰＵ６に入力プロセス値の変化の許容幅を設定す
る許容幅設定部１１が設けられている。

第２図はＲＡＭ８の記憶内容を示すメモリマツプである
。本図においてＲＡＭ８は入力値を一時保持する入力バ
ッファ領域Ｂｕｆ、３つの読込データを受付順に順次記
憶する読込値領域Ｄｎ　、　Ｄｎ−１＋　Ｄｎ−２、そ
して入力差を記憶する入力差領域ＳＬ、３２、更に大力
バッファに得られた値のうち受付けてＣＰＵ６に伝送す
る入力データを保持する入力受付データ領域Ｄａ、更に
許容幅設定部１１から入力される変化許容幅Ｋを記憶す
る変化許容幅領域、サンプリングの位相を変化させると
きに立てられるサンプリング変更要求フラグ及びサンプ
リング変更時間式Ｔの領域が設けられている。

第３図は本発゛明のデータ入力装置を用いた自動制御装
置のフロントパネルを示す図である。パネル面上部のｒ
ＰＶＪは現在値を表示する表示部。

ｒｓＶＪは設定値を表示する表示部でありプロセス量に
応じた単位を表す表示器を有している。又その下部のｒ
ＲＵＮ／５ＴＯＰＪスイッチは通常の動作モードと時間
進行を停止し制御出力を停止するストップモードとを切
り換える出力操作スイッチ、ｒＡＵＴｏ／ＭＡＮＵＡＬ
Ｊスイッチはフィードバンク自動制御と手動による出力
設定を切換えるスイッチ、ｒＴＪ、ｒ↓」、「→」スイ
ッチは夫々パラメータの値を上げ、下げ及び桁下げする
数値制御スイッチであり、ｒＷＲＩＴＥ／ＮＥＸＴＪス
イッチは表示データを設定してＲＡＭ８に記憶させ、次
のステップに設定動作を移すスイッチである。そして前
述した変化許容幅には数値制御スイッチにより数値を設
定し、ｒＷＲＩ　ＴＥ」キーを押下することによって制
御装置に入力される。

次に本実施例の動作についてフローチャートと波形図を
参照しつつ説明する。第４図は本実施例の自動制御装置
の全体の動作を示すフローチャート、第５図はＡ／Ｄ変
換処理、第６図は入力プロセス値の読込処理を示すフロ
ーチャートであり、第７図はプロセス値の変化の一例を
示すグラフである。これらのフローチャートにおいて引
出線を用いて示す番号はＣＰＵ６の動作ステップである
。

まず動作を開始すると第４図のルーチン１２において初
期処理が行われる。この初期処理においてまず制御対象
１の熱容量等の条件に基づいて許容幅設定部１１より変
化の許容幅Ｋを設定する。この許容幅にはノイズの影響
を少なくするため電源周期の整数倍に選択された所定の
サンプリング周期Ｔ毎に変化する増幅器３の入力変化量
の最大限を示すものであって、それ以下の変化のみをプ
ロセス値の変化量として受け付け、許容幅を越える場合
には雑音がプロセス信号に重畳されたとして処理するも
のである。この初期処理が終了すれば主ルーチンに移り
、ルーチン１３においてＡ／Ｄ変換信号を与えてΔ／Ｄ
変換処理を行う。そしてＡ／Ｄ変換が終わればルーチン
１４において入力データの受付処理を行い、ルーチン１
５に進んでＰＩＤ制御による制御量を決定する。そして
ルーチン１６において出力操作部９より操作量を出力し
、ステップ１７に進んでサンプリング周期Ｔの終了を待
ち受ける。そしてサンプリングが終了すればルーチン１
３に戻って以後サンプリング周期毎に同様の処理を繰り
返す。そうすれば所定のサンプリング周期Ｔ毎にプロセ
ス値がＡ／Ｄ変換されてＲＡＭ８の大カバソファＢｕｆ
に保持され、受付処理が行われる。

さて所定のサンプリング周期Ｔ毎に第５図のＡ／Ｄ変換
処理が成される。このルーチンに入るとまずステップ２
１においてサンプリング周期変更フラグが立っているか
どうかを判別する。このフラｐグが立っていればステッ
プ２２からステップ２３に進んでサンプリング変更時間
ΔＴだけ処理を待ち、その後ステップ２４に進んでサン
プリング変更要求フラグをリセットする。そしてステッ
プ２５においてＡ／Ｄ変換回路４を起動してＡ／Ｄ変換
を実行させる。ステップ２２においてサンプリング変更
要求フラグが立っていなければステップ２３．２４の処
理を行うことなく直ちにステップ２５においてＡ／Ｄ変
換回路４の起動を行う。そしてＡ／Ｄ変換回路４より与
えられたＡ／Ｄ変換データを入力バッフ１Ｂｕｆにスト
アして（ステップ２６）、この処理を終了する。

さて今時剤ｔ１において得られたプロセス値がＲＡＭ８
の入カバソファＢｏｆに記憶されているものとする。そ
して入力プロセス値の読込処理が開始されると、第６図
に示すフローチャートにおいて既に記憶しであるデジタ
ルプロセス値を順次ずらせる。即ちＤｎ領域に記憶しで
あるプロセス値をＤ　ｎ−１領域に移し、Ｄｎ−１領域
のデータをＤ　ｎ−２領域に移す（ステップ３１）。そ
してＡ／Ｄ変換された最新のデジタルデータを入カバソ
ファＢｕｔからＤｎ領域に移す（ステップ３２）。そう
すれば第７図に示すように時刻ｔ１のデータＤ１がＤｎ
領域に、過去２回のデータが夫々Ｄｎ−１、Ｄｎ−２領
域にストアされる。そしてステップ３３に進んでＤｎと
Ｄｎ−１の差を演算して入力差領域Ｓ１にストアし、ス
テップ３４に進んでＳｌの絶対値と許容幅にとを比較す
る。ここで第７図の時刻ｔ１時点のように入力差Ｓ１の
絶対値がＫより小さければステップ３５に進んで現在の
プロセス値Ｄｎのデータを受付データとしてＤａ領領域
ストアし、更にそのデータをＣＰＵ６に伝送する（ステ
ップ３６）。しかし入力差Ｓ１が入力許容幅によりも大
きければステップ３７に進んでサンプリング変更要求フ
ラグをセットする。そしてステップ３８においてＤｎｃ
！＝Ｄｎ−２との差を演算して入力差Ｓ２領域にストア
する。そしてこのＳ２が１サンプリング周期Ｔの入力許
容幅にの２倍、即ち２に以上であるかどうかをチェック
する（ステップ３９）。これが２に以内であればサンプ
リング周期の２倍の周期内の入力許容幅内にあると考え
られるので、ステップ４０に進んでＤｎの値を受付デー
タＤａとすると共にプロセス値ＤｎをＤｎ−１領域にも
ストアし、ＤｎとＤｎ−１とを等しくしてステップ３６
に進んでデータ伝送を行う。しかしステップ３９におい
て８２の絶対値が２に以上である場合にはプロセスデー
タに雑音が引き続いて重畳されているので、ステップ３
６において１サンプリング周期前に読取り既にＲＡＭ８
に保持されている受付はデータＤａをそのままＣＰＵ６
に伝送する。この場合にはサンプリング変更要求フラグ
がセントされるので、次のＡ／Ｄ変換サイクルでは第５
図に示すようにＡ／Ｄ変換ルーチンが実行されても直ち
にＡ／Ｄ変換は行われずサンプリング変更時間式Ｔだけ
遅らせてＡ／Ｄ変換が行われ、そのときサンプリング変
更要求フラグはリセットされる。従って以後は同一のサ
ンプリング周期Ｔ毎にＡ／Ｄ変換が行われることとなる
。

又第７図に示すプロセス値の変化パターンの場合には、
時刻ｔ３までのプロセス値は全て変化許容幅に内に入っ
ているのでステップ３１からステップ３４、３５を介し
てＡ／Ｄ変換して得られたデータをそのまま受付データ
としてＣＰＵ６にデータ伝送する。しかし時刻ｔ４に得
られたデータＤ４は変化許容幅Ｋを越えているのでステ
ップ３７においてサンプリング変更要求フラグを立てて
ステップ３８に進み、時刻ｔ４のデータとそれより２サ
ンプリング期間前の時刻ｔ２のデータＤ２とを比較する
。第７図の場合にはその入力差Ｓ２が２に以上であるの
で時刻ｔ４では時刻ｔ３の受付データＤ３を受付データ
領域Ｄａにそのまま保持し、時刻ｔ４の受付データとし
てＣＰＵ６に伝送する。そしてその後前述のようにサン
プリングの位相がΔＴだけ遅らされ、次のサンプリング
周期後の読込みの時刻ｔ５では直前のプロセスデータＤ
４の変化が大きく入力差Ｓ１が大きいためステップ３４
では変化許容幅を越えてしまう。しかしながら時刻ｔ５
より２サンプリング周期前の読込データＤ３との差Ｓ２
は２サンプリング周期の変化許容幅２にの範囲内に入っ
ている。従ってステップ３９からステップ４０に進んで
そのときの入力データＤｎ　（即ちＤ５）を受付データ
Ｄａとし、Ｄｎの値（Ｄ５）をＤｎ−１領域にも書込ん
で時刻ｔ４で得られたデータＤ４を除いた後、ステップ
３６に進んでデータ伝送を行う。又時刻ｔ７ではＡ／Ｄ
変換器４より得られた入力データＤ７が変化許容幅Ｋを
越えているが、時刻ｔ８で得られるデータＤ８は２サン
プリング周期前の読込データＤ６との許容幅が２に以内
である。従って時刻ｔ７では真のプロセス値はＤ６とＤ
７の間にあり、例えば図示のようにＤ７ｒであると考え
られるので、正常なデータとして受付けて図示のように
入力データとしてプロセス制御を行う。

このように本発明では１サンプリング周期での入力許容
幅を設定しそれに基づいてその変化内の入力を正しいデ
ータとして受付けているので、センサからノイズ等によ
っであるサンプリング時点に異常なプロセスデータが与
冬られた場合にもそのデータに基づいて操作を行うこと
はなく、誤りのない制御を行うことが可能となる。

尚本実施例は２サンプリング周期前までの読込データを
記憶すると共に２サンプリング周期間の入力許容幅をチ
ェックしているが、更に以前のサンプリング周期までの
入力許容幅を用いて入力データの受付を行うようにする
こともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるデータ読込装置を含むフィードバ
ック制御装置の一例を示すブロック図、第２図はデータ
読込装置に用いられるＲＡＭ８の記憶内容を示すメモリ
マツプ、第３図はそのフロントパネルを示す図、第４図
はこの自動制御装置の全体の動作を示すフローチャート
、第５図はＡ／Ｄ変換処理を示すフローチャート、第６
図はデータ読込時の動作を示すフローチャート、第７図
は入力プロセス値の変化と受付データの一例を示すグラ
フである。 １−−−一制御対象　２−−−−−−センサ　３−−−
−−−一増幅器　４−−−−−−−Ａ　／　Ｄ変換器　
５−・−・−制御部６−−−−−−ＣＰＵ　７−−−−
−−ＲＯＭ　８−−−−−−ＲＡＭ９・−−−−−一出
力操作部　１０−−−−−−一表示器　１１−−許容幅
設定部 特許出願人　立石電機株式会社 代理人　弁理士　岡本宜喜（他１名） 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続して変化する入力データを電源周期の整数倍
   の時間を有する所定のサンプリング周期で読み込むデー
   タ読込装置において、 １サンプリング周期についての入力データの許容変化幅
   を設定する設定手段と、 各サンプリング周期毎に読み込まれた所定数の入力デー
   タと、前記設定手段により設定された許容幅を記憶する
   領域を有する記憶手段と、与えられたサンプリング値を
   既に読み込んだ入力データと比較する比較手段と、 前記比較手段より得られる比較値がサンプリング周期に
   対応した許容範囲内にあるときにサンプリングされた入
   力データを読み込むと共に、前記サンプリングの位相を
   微少時間変化させる制御手段と、を具備することを特徴
   とするデータ読込装置。
2. （２）前記比較手段は、与えられた入力データを１サン
   プリング周期前の読み込まれた入力データと比較する第
   １の比較手段と、与えられた入力データを２サンプリン
   グ周期前の読み込まれた入力データと比較する第２の比
   較手段を有し、前記制御手段は入力データがいずれかの
   サンプリング周期に対応する許容範囲内にあるときに入
   力を読み込むものであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のデータ読込装置。